1. Функции и механизмы программ-диспетчеров, предшественников операционных систем.

   1. Решает задачу повторного использования кода, его загрузки и линковки.

   2. SPOOL – simultaneous periphery operation online – операции ввода, вывода.

   3. Появление прерываний. В первичном смысле – прерывания вычислительного блока для сообщения о выводе/вводе данных.

   4. Однопрограммная пакетная обработка. (Пакет программ – набор взаимосвязанных программ загружаемых с первичными данными для последовательной и единовременной обработки взаимосвязанных данных.)

Доп. Инфо.: Появление вопроса об обеспечении планирования выполнения различных пакетов.

2. Функции и механизмы мультипрограммных операционных систем.

   1. Появление механизмов смены регистров вычисления (смена контекста).

   2. Появление виртуальной памяти (виртуализация памяти) – каждая программа считается свой кусок памяти основным, начинающимся с нуля.

   3. Появление механизмов защиты адресного пространства. Появление привилегированного режима ОС. Термин ОС был впервые применен к система MCP (1963).

   4. Прерывания стали использоваться для таймера планировщика, прерывания при доступе к защищенной памяти – появляются обработчики прерывания.

   5. Появляется механизм System call – обращение программы к ОС с требованием выдать ресурсы/права/etc.

   6. Появление структурированного хранения данных.

3. Функции и механизмы сетевых и мобильных операционных систем.

Сетевые ОС:

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера.

2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование.

3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования.

4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

5. Защита от несанкционированного доступа.

Мобильные ОС:

Они должны работать на разных аппаратных платформах.

4. Задачи и механизмы организации интерфейса между пользовательскими приложениями и аппаратным обеспечением вычислительной системы.

Задачи:

1. Поддержать исполнение программ

2. Поддержать разработку программ через API

3. поддержка доступа программ к устройствам ввода/вывода

4. Обеспечить доступ к файловым структурам

5. Поддержать обнаружение и обработку ошибок

1. Методы организации эффективного использования ресурсов компьютера. Критерии эффективности. Управление ресурсами.

Эффективное использование ресурсов:

Возникает задача минимизации критериев. При наборе критериев Kk, удобно использовать один общий метакритерий.

Способы:

• Суперкритерий (свертка): ~K = a1K1 + a2K2 + … + akKk. Недостатки: критерии кореллируют между собой – возникает общая потеря производительности при сильной максимизации некоторых параметров.

• Максимизация одного из параметров со строгим ограничением других ~K = max(Ki) при условии K1 < z1, K2 < z2 … Kk <zk.

• Комбинированный критерий: max(a1K1 + a2K2 + … + anKn) при условии Kp1 < zp1 … Kpt < zpt.

Принцип PDCA (plan-do-check-add):

1. При текущих критериях находим экстремум функции критериев (plan),

2. выполняем работу в течение некоторого небольшого кванта времени (do),

3. проверяем статистику работы на эффективность (check), выполняем,

4. обработку полученных результатов, вносим корректировки (add).

Поддержка аппаратных средств эксплуатации, диагностики и восстановления сбоев (пример: SMART для HDD).

6. Принципы управления процессами, памятью, файлами.

1. Управление процессами:

1. Любой процесс представляется в виде структуры данных (PCB process control block) – предоставление снапшота программы.

2. Наличие взаимосвязанных планировщиков

2. Управление памятью:

1. Виртуализация памяти

2. Файлы подкачки

3. Защита от стороннего доступа

3. Управление файлами и каталогами:

1. Механизм преобразования символьных имен в адреса на HDD/SDD.

2. Механизм управления каталогами

3. Механизм работы с внешними устройствами